Herstellung eines Kugelschreibers

Schraube als Kugelschreiber
Kugelschreiber
Der Kugelschreiber, ein Schreibutensil, welches aus dem Alltag nicht mehr
wegzudenken ist - insbesondere aus dem Schulalltag. Mit einigen CNCGrundkenntnissen kann das Alltagsgerät zu einem individuellen
Schreibgerät werden.
So wurde an der Berufsschule für Handwerk und Industrie in Bozen die Idee
geboren, eine Sechskantschraube M10 als Kugelschreiber zu gestalten.
Ergebnis war ein leichtes und ergonomisches Schreibwerkzeug, welches
durch eine Gravur personalisiert werden kann.
Ziel war es, den Schülern einen praxisnahen Zugang zur CNCProgrammierung mit der SINUMERIK Steuerung von Siemens zu bieten.
Der Kugelschreiber besteht aus 3 Bauteilen. Zwei Bauteile werden durch
CNC-Drehen mit ShopTurn hergestellt. Ein Bauteil, die Kugelschreibermine,
wird aus einem handelsüblichen Kugelschreiber entnommen.
Alle für die Fertigung erforderlichen Informationen, 3D-Konstruktionsdaten
und Zeichnungsableitungen (Autodesk Inventor 2015), Werkzeugdaten und
Arbeitspläne sind im Folgenden zusammengestellt. Die 3DKonstruktionsdaten und Zeichnungsableitungen für die erforderlichen
Spannhilfen stehen ebenfalls als Download zur Verfügung.
www.siemens.de/cnc4you
Inhaltsverzeichnis
1. Sicherheitshinweis
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2. Vorbemerkung
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3. Werkstück Rohlinge
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4. Drehmaschine und Arbeitspläne
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5. Verwendete Werkzeuge
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6. Drehen der Einzelteile
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7. Informationen im Internet
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8. Abbildungen
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1. Sicherheitshinweis
Der Umgang mit Maschinen bringt vielfältige Gefahren mit sich. Die gesetzlichen und betriebsüblichen
Sicherheitsvorschriften sind daher auch bei der Herstellung des Kugelschreibers unbedingt einzuhalten.
2. Vorbemerkung
Die folgende Beschreibung richtet sich an den mit einer CNC-Maschine vertrauten Praktiker, der Erfahrung
oder Kenntnisse mit der CNC-Steuerung SINUMERIK hat. Alle hier aufgelisteten Technologiedaten
entsprechen den, bei der Herstellung des Musters verwendeten Maschinen, Werkzeugen, Werkstoffen,
Arbeitsplänen und Zeichnungen. Für eine Nachfertigung haben sie wegen der vielfältigen Gegebenheiten in
anderen Werkstätten nur Beispielcharakter. Trotzdem sollte in den meisten Fällen eine reibungslose
Nachfertigung möglich sein.
Die Programme wurden an den Maschinen erstellt und getestet. Diese sind mit der ShopTurn Version 06.04
ausgestattet. In der Regel kann das Programm einfach an andere SINUMERIK Versionen, wie z. B. andere
SINUMERIK Operate SW-Stände, angepasst werden. Eine Simulation und notwendige Änderungen, wie
z. B. Nullpunkte, sollte auf jeden Fall durchgeführt werden.
Sämtliche CAD-Zeichnungen, Programme und Fertigungsbeschreibungen zu den Werkstücken stehen für
Sie kostenlos unter www.siemens.de/cnc4you zum Download bereit.
Hier stellen wir Ihnen folgende Dateien und Formate zur Verfügung:
NC-Programme ShopTurn, Zeichnungen PDF, 3D-Daten, Fotos
Kugelschreiber
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3. Werkstück Rohlinge

AlCu4PbMg, Rundmaterial Ø 14 mm

AlCu4PbMg, Rundmaterial Ø 20 mm
4. Drehmaschine und Arbeitspläne

CNC-Drehmaschine MaxxTurn 65 von EMCO, Siemens 840D - SINUMERIK 06.04

CNC-Drehmaschine EmcoTurn 45 von EMCO, Siemens 810D - SINUMERIK 06.04

ShopTurn Arbeitsplan Körper:
Seite 1
SCHREIBER_KOERPER_01.MPF
SCHREIBER_KOERPER_01_TMZ.INI

ShopTurn Arbeitsplan Körper:
Seite 2
SCHREIBER_KOERPER_02.MPF
SCHREIBER_KOERPER_02_TMZ.INI

ShopTurn Arbeitsplan Sechskant:
Seite 1
SCHREIBER_6_KANT_01.MPF
SCHREIBER_6_KANT_01_TMZ.INI

ShopTurn Arbeitsplan Sechskant:
Seite 2
SCHREIBER_6_KANT_02.MPF
SCHREIBER_6_KANT_02_TMZ.INI
Kugelschreiber
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5. Verwendete Werkzeuge
Dreh-, Bohr- und Fräswerkzeuge für die Bearbeitung beider Seiten der Bauteile.
Werkzeuge Drehmaschine
Werkzeuge/Kurzname
SCHRUPPER-A-80
SCHLICHTER-A-55
SCHLICHTER-A-35
Beschreibung
Drehmeißel für außen mit einer Schruppplatte,
Plattenradius R0,8, Eckenwinkel 80°
Drehmeißel für außen mit einer Schlichtplatte,
Plattenradius R0,4, Eckenwinkel 55°
Drehmeißel für außen mit einer Schlichtplatte,
Plattenradius R0,4, Eckenwinkel 35°
NC-ANBOHRER-H
NC-Anbohrer, ø10mm, Spitzenwinkel 90°, axial
BOHRER-3.9-H
Bohrer HSS, ø3,9mm, axial
ZIEHER
Stangengreifer
GRAVIERER-V
Gravierfräser VHM, angetriebenes Werkzeug, radial
BOHRER-1.5-V
Bohrer HSS, ø1,5mm, angetriebenes Werkzeug, radial
ABSTECHER-3
Abstechmeißel HM, Plattenbreite 3mm
BOHRER-6.8-LANG-H
Bohrer HSS, ø6,8mm, lange Ausführung, axial
GEW-BOHRER-M8-H
Maschinengewindebohrer HSS, M8, axial
GEWINDESTAHL-1.25
Gewindedrehmeißel HM, Vollprofil, Steigung 1,25mm
FRAESER-10-V
Schaftfräser VHM, ø10mm, 4 Schneiden
Kugelschreiber
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6. Drehen der Einzelteile
Der Kugelschreiber besteht aus zwei Einzelteilen.
Kugelschreiber Körper
Die Basis bildet der Körper des Kugelschreibers.
Bearbeitung SCHREIBER_KOERPER_01 (Seite1)
Für diese Bearbeitung wird das Rohteil ø14mm kurz (15mm) im Spannzangenfutter gespannt. Jetzt wird
diese Seite durch Plandrehen (Abspanen), bzw. durch Zentrierbohren und Bohren ø3,9mm (Bohren Mittig)
bearbeitet.
Mit Hilfe eines Stangengreifer wird das Rohteil an die nächste Position gezogen. Da das Bauteil zuerst kurz
gespannt war und durch den Stangengreifer herausgezogen wird, muss mit zwei Nullpunktverschiebungen
gearbeitet werden. Die zweite Nullpunktverschiebung wird aktiviert.
Der Reitstock mit der mitlaufenden Körnerspitze (RÖHM Typ 614 FLEX) und dem
eigens hergestellten Einsatz, wird angefahren und stützt das Bauteil bei den
nachfolgenden Bearbeitungen.
Die Außenkontur wird im Kontureditor erstellt und mit Hilfe des Zyklus „Abspanen“
geschruppt und geschlichtet. Die Gravuren (Siemens und LBS-Bozen) werden mit
dem Zyklus „Gravur“ programmiert und am Umfang eingefräst.
ACHTUNG
Für jede Gravur sind maximale 10 Zeichen möglich!
Die Bearbeitung des „Gewindes“ erfolgt über eine Fräskontur, welche mit dem Zyklus „Bahnfräsen“ und
durch Weiterdrehen der C-Achse bzw. durch Programmteil-Wiederholung 8-Mal am Umfang eingearbeitet
wird.
Die Bohrung ø1,5mm, welche als Belüftung der Mine dient, wird mit dem Zyklus „Tiefbohren“ bzw. mit dem
Zyklus „Lochkreis“, an der richtigen Position am Umfang gefertigt. Der Reitstock hat seine Aufgabe erfüllt
und wird zurückgezogen. Das Bauteil wird leicht angefast, abgestochen und vom Teilefänger aufgefangen,
und abtransportiert.
Die Nullpunktverschiebung wird zurückgesetzt, die Bearbeitung kann erneut starten.
Kugelschreiber
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Arbeitsschritte an der Drehmaschine
1. Referenzpunkt der Maschine anfahren
2. Einlesen des Arbeitsplans: SCHREIBER_KOERPER_01.MPF
3. Einlesen der Werkzeugliste bzw. Nullpunktverschiebungen SCHREIBER_KOERPER_01_TMZ.INI
4. Werkzeuge vermessen, in die Werkzeugliste eintragen
5. Werkzeuge in Magazin einsetzen
6. Werkstück spannen
7. Werkstück-Nullpunkt setzen, durch Ankratzen
8. Nullpunktverschiebungen programmieren
9. Reitstock anlernen
10. Simulation durchführen
11. Fertigung starten, Arbeitsplan abarbeiten
Bearbeitung SCHREIBER_KOERPER 02 (Seite1)
Für die Bearbeitung der zweiten Seite muss der Körper des
Kugelschreibers in eine eigens hergestellte Spannvorrichtung aus
Kunststoff, eingeschoben werden. Ein Anschlagstift wird eingeschoben,
dieser wird durch einen O-Ring gesichert. Das zu bearbeitende Bauteil
muss an den Anschlagstift geschoben und zusammen mit der
Spannvorrichtung in die Spannzange der Maschine gespannt werden.
Jetzt wird diese Seite durch „Abspanen“ plan gedreht, bzw. die Kante wird mit einer kleinen Fase versehen.
Die Zentrierbohrung (Bohren Mittig) und die Bohrung ø6,8mm (Bohren Mittig) werden eingearbeitet. Die
Zentrierbohrung wird so dimensioniert, dass auch das nachfolgende Gewinde richtig angefast wird. Über den
Zyklus „Gewindebohren Mittig“ wird das Gewinde M8 gebohrt.
Arbeitsschritte an der Drehmaschine
1. Referenzpunkt der Maschine anfahren
2. Einlesen des Arbeitsplans: SCHREIBER_KOERPER_02.MPF
3. Einlesen der Werkzeugliste bzw. Nullpunktverschiebungen SCHREIBER_KOERPER_02_TMZ.INI
4. Werkzeuge vermessen, in die Werkzeugliste eintragen
5. Werkzeuge in Magazin einsetzen
6. Spannvorrichtung komplett mit Werkstück richtig spannen
Kugelschreiber
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7. Werkstück-Nullpunkt setzen, durch Ankratzen
8. Simulation durchführen
9. Fertigung starten, Arbeitsplan abarbeiten
Kugelschreiber-Sechskant
Der Kugelschreiber-Sechskant bildet das Ende des Kugelschreibers und verschließt diesen.
Bearbeitung SCHREIBER_SECHSKANT_01 (Seite1)
Das Rohteil ø20mm wird 65mm aus dem Spannzangenfutter gespannt. Jetzt wird diese Seite plan gedreht
(Abspanen).
Im Kontureditor wird die Außenkontur erstellt, welche mit dem Zyklus „Abspanen“ geschruppt und
geschlichtet wird. Mit Hilfe des Zyklus „Freistich DIN“ wird der Gewindefreistich Din 76-B gefertigt. Mittels
„Gewinde Längs“ wird das Gewinde M8 gedreht. Der am Umfang liegende Sechskant SW 17mm wird
mithilfe des Fräszyklus „Mehrkant“ geschruppt und geschlichtet.
Das Bauteil wird abgestochen, der Nullpunkt wird in die Z minus Richtung verschoben. Mittels der
programmierten Wiederholungen, wird das Programm nochmals abgearbeitet. Es werden zwei weitere
Bauteile gefertigt.
Arbeitsschritte an der Drehmaschine
1. Referenzpunkt der Maschine anfahren
2. Einlesen des Arbeitsplans SCHREIBER_6_KANT_01.MPF
3. Einlesen der Werkzeugliste bzw. Nullpunktverschiebungen SCHREIBER_6_KANT_01_TMZ.INI
4. Werkzeuge vermessen, in die Werkzeugliste eintragen
5. Werkzeuge in Magazin einsetzen
6. Werkstück spannen
7. Werkstück-Nullpunkt setzen, durch Ankratzen
8. Simulation durchführen
9. Fertigung starten, Arbeitsplan abarbeiten
Kugelschreiber
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Bearbeitung SCHREIBER_SECHSKANT_02 (Seite2)
Das Rohteil ø20mm wird 65mm aus dem Spannzangenfutter gespannt. Jetzt wird diese
Seite Plangedreht (Abspanen) Für die Bearbeitung der zweiten Seite des Sechskants
muss dieser in eine eigens hergestellte Spannvorrichtung, welche im Spannzangenfutter
der Drehmaschine gespannt ist, eingedreht werden.
Für die nachfolgende Bearbeitung ist zu beachten, dass die Lage der Drehmeißelschneiden und die
Drehrichtungen so gewählt werden, dass sich das Bauteil während der Bearbeitung nicht herausschraubt.
Mit Hilfe des Zyklus „Abspanen“ wird diese Seite plan gedreht und die 30° Fase wird gefertigt.
Die Spannvorrichtung ist sicher eingespannt.
Arbeitsschritte an der Drehmaschine
1. Referenzpunkt der Maschine anfahren
2. Einlesen des Arbeitsplans SCHREIBER_6_KANT_02.MPF
3. Einlesen der Werkzeugliste bzw. Nullpunktverschiebungen SCHREIBER_6_KANT_02_TMZ.INI
4. Werkzeuge vermessen, in die Werkzeugliste eintragen
5. Werkstück in die Spannvorrichtung eindrehen
6. Werkzeuge in Magazin einsetzen
7. Werkstück-Nullpunkt setzen, durch Ankratzen
8. Simulation durchführen
9. Fertigung starten, Arbeitsplan abarbeiten
Zusammenbau
Die Einzelteile des Kugelschreibers können ganz einfach zusammengebaut werden. Auf den
Kugelschreiberkörper wird der Sechskant geschraubt.
Die Mine wird aus einem handelsüblichen „Big Kugelschreiber“ entnommen und von vorne in die Bohrung
ø3,9mm gedrückt. Diese Bohrung ist etwas kleiner, so dass die Mine nicht mehr von alleine herausfallen
kann. Sollte die Mine des Schreibers leergeschrieben sein, kann sie mit leichtem Kraftaufwand wieder aus
der Bohrung gezogen und durch eine neue ersetzt werden.
Kugelschreiber
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7. Informationen im Internet
Konstruktion der Teile, Erstellung der Zeichnungen,
Entwicklung der Arbeitspläne für die Maschinenbearbeitung
Landesberufsschule für Handwerk und Industrie
Romstr. 20
39100 Bozen
Im Internet: http://www.bozen.berufsschule.it/
Angaben zu den verwendeten Werkzeugmaschinen/Werkzeuge
EMCO CNC-Drehmaschinen
Im Internet: http://www.emco-world.com/
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Handbücher und Informationen der Siemens AG
Handbücher und ausführliche Informationen über unsere Produkte finden Sie unter folgenden Websites:

DOConWEB (www.automation.siemens.com/doconweb)

Service&Support Portal (www.support.automation.siemens.com)

SINUMERIK Website (www.siemens.de/sinumerik)
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8. Abbildungen
Simulation Grundkörper Seite 1
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Simulation Grundköper Seite 2
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Simulation Sechskant Seite 1
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Simulation Sechskant Seite 2
Kugelschreiber
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Bilder Fertigung Sechskant
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Bilder Fertigung Grundkörper
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Kugelschreiber
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